為何要找系外行星？人們試圖回答3個終極問題

美國東部時間4月18日傍晚，肩負尋找系外行星任務的全新探測器「苔絲」（凌日系外行星勘測衛星）升空。它將接棒「開普勒」望遠鏡，繼續在茫茫宇宙中尋找系外行星。系外行星為何如此受到地球人類的關注？新一代的「苔絲」能否慧眼識星，開啟人類研究系外行星的新時代？

為什麼要尋找系外行星

「苔絲」是2009年升空的「開普勒太空望遠鏡」的繼任者。「開普勒」設計任務期3．5年，幾經磨難，目前仍在服役中。但「好摘的果子都摘完了」，天文學家希望給太陽系外的行星鄰居做更詳細的「普查」，因此「苔絲」接棒上場了。

人們尋找系外行星主要試圖回答3個「終極問題」：

第一，我們從哪裡來？這是目前系外行星研究中科學意義最強的領域，其中包括行星起源過程中的碰撞和氣體吸積以及新型動力演化過程中的共振、橢圓軌道和混沌現象等。

第二，我們是宇宙中孤獨的文明嗎？物理學家費米曾提出過一個著名問題：「他們都在哪兒呢？」自從知道地球並非宇宙的中心，人們就猜測或許有地外文明的存在，但對水星、火星等太陽系行星的探索尚未找到生命存在的證據，於是科學家們把觸角伸向了系外行星。

第三，我們要到哪裡去？在地球資源枯竭後找到「另一個地球」是眾多科幻小說的主題，現在發現宜居星球已經成為嚴肅的科學研究。2016年，一個國際團隊發現一顆環繞比鄰星運行的行星可能具有適合生命繁衍的環境，激發了人類尋找「第二地球」的熱情。

「苔絲」任務負責人、美國麻省理工學院天體物理學家喬治·里克說：「我們為未來系外行星研究奠定基礎，不僅是21世紀，還包括22世紀，甚至1000年以後，『苔絲』都將以建立了最好、最明亮的太陽系鄰居體系而被銘記。」

系外行星為何難找

目前已知僅銀河系中的恆星數量就數以千億計，太陽系外行星的數量必然不在少數。

太陽系的行星在各主要的古老文明中均有記載，但確認系外行星的存在卻是最近30年的事。

1988年，天文學家通過間接手段發現距地球45光年外仙王座的少衛增八A疑似有一顆系外行星，但直到2003年才確認了結果。

1992年，天文學家首次確認圍繞脈衝星旋轉的兩顆系外行星，1995年，才第一次確認發現圍繞一顆主序星旋轉的系外行星。

系外行星如此難找，主要是因為與耀眼恆星不同，自身不發光的系外行星掩藏在恆星光輝中，很難被準確觀測。為了「看到」系外行星，天文學家可謂使出渾身解數。

在10多種觀測方法中，徑向速度法和凌日光度法是兩種主要的間接探測方法。其中，凌日光度法可以確定行星的半徑。其原理是行星穿過母星時，母星的亮度會基於母星和行星的相對大小而微弱變暗，地球大小的行星「凌過」太陽大小的恆星時僅造成恆星變暗0.008％，因此需要探測設備具備「火眼金睛」才可能看得清。

這顆衛星有什麼絕活

美國夏威夷大學天文學家丹尼爾·胡貝爾說：「『苔絲』是我們理解行星和其母星的規則改變者。」具體來看，探測器「苔絲」主要有三大絕活。

第一，它看得遠。據美航天局介紹，「苔絲」將掃描約20萬顆太陽附近的明亮恆星，尋找「凌星」的系外行星。

兩年內，「苔絲」將掃描全天約85％的區域，將其分為26個不同部分，飛行器上的照相機對每個部分仔細觀察27天。

與「前輩」開普勒相比，苔絲的觀測視野要廣400倍。「苔絲」觀察到的恆星也比開普勒任務觀察到的恆星亮30倍到100倍，可供地基和天基望遠鏡更加方便地進行後續研究。

第二，它找得多。這顆衛星預計將發現「大批」系外行星，可能包括數千顆系外行星候選者，大幅增加目前已知的系外行星數量。

資料顯示，開普勒任務確認發現了2600多顆系外行星，但沒發現的都是掩藏在明亮恆星光芒下的「難啃的骨頭」，需要「眼更尖」、「不怕晃」的「苔絲」繼承使命。

第三，它有「後手」。找出數千顆候選系外行星後，「苔絲」還可以同地基望遠鏡的後續觀測配合，確認系外行星的真實身份，如行星質量等。運用已知的行星大小、軌道和質量，科學家還可推斷出行星組分，即它們是像地球一樣的岩石行星，還是像木星一樣的氣態行星，或是更為不同尋常。

美航天局「苔絲」項目科學家史蒂芬·萊因哈特說，這一探測器尋找的目標可成為未來幾十年科學研究的主要內容，這是系外行星研究新時代的開始。

來源：新華社

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